多线程环境中静态变量的C++初始化

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【中文标题】多线程环境中静态变量的C++初始化【英文标题】：C++ Initialization of static variable in multithreaded environment 【发布时间】：2017-05-29 14:03:17 【问题描述】：

我正在努力寻找一种在 C++ 中初始化类的静态成员的正确方法。上下文是随机数生成。我想做的是为随机数生成创建一个类，并为每个线程创建一个引擎。

现在看起来像这样：

template<typename T, int MIN, int MAX>
class Rng 
 public:
  T operator()() 
    return get_random_number(omp_get_thread_num());
  

 private:
  static T get_random_number(int id);
;

template<typename T, int MIN, int MAX>
T msl::Rng<T, MIN, MAX>::get_random_number(int id) 
  static std::vector<std::mt19937> engines;
  static std::vector<std::uniform_real_distribution<T>> dists;

  if (engines.empty())  
    int threads = omp_num_threads();
    engines.reserve(threads);
    dists.reserve(threads);

    for (int i = 0; i < threads; ++i) 
      std::random_device rd;
      std::mt19937 engine(rd());
      engines.push_back(engine);
      std::uniform_real_distribution<T> unif(MIN, MAX);
      dists.push_back(unif);
    
  

  return dists[id](engines[id]);

我是这样使用它的：

int main()

Rng<double, 0, 10> rng;
auto init = rng();

int n = 100;
int a[n];

#pragma omp parallel for
  for(int i = 0; i < n; ++i)
    a[i] = rng();
  

现在我想摆脱 main 方法中的前期初始化（auto init = rng()），但我不想引入不必要的开销，即线程不应该相互等待等，因为目前初始化只完成一次（显然），但生成发生了很多次。

我尝试的一件事是添加一个 while 循环，这样只有在第一次运行时所有线程才等待主线程初始化引擎：

template<typename T, int MIN, int MAX>
T msl::Rng<T, MIN, MAX>::get_random_number(int id) 
  static std::vector<std::mt19937> engines;
  static std::vector<std::uniform_real_distribution<T>> dists;

  int threads = omp_num_threads();

#pragma omp master

  if (engines.empty())  
    engines.reserve(threads);
    dists.reserve(threads);

    for (int i = 0; i < threads; ++i) 
      // init stuff...
    
  


  while(engines.size() < threads)
    continue; 

  return dists[id](engines[id]);

但是，这只会导致死锁。解决这个问题的典型方法是什么？我还考虑了一个互斥锁和条件变量来唤醒线程，但由于锁定，这可能代价高昂，实际上只在第一次调用函数时才需要。

【问题讨论】：

如果你真的需要以这种方式结束，那么将有问题的变量设为static 和 thread_local。 【参考方案1】：

典型的方式是使用构造函数。

让Rng 的构造函数 执行这些类型的初始化。

这确实是它的工作。

目前还不清楚为什么你首先在这里有static 数据。 为什么不使用成员变量？

【讨论】：

您好，这里的问题是Rng对象是在一个函数A中创建的，该函数A被传递给另一个函数B，该函数B执行了A多次。因此，使用构造函数进行初始化会产生过多的开销。但我没有想到的是，我可以将函数 A 中的 Rng 变量设为静态，或者我可以使用一个函子，该函子将 Rng 对象作为成员变量。谢谢你的提示。 :) “Rng 对象是在函数 A 中创建的，该函数 A 被传递给另一个函数 B，该函数 B 执行 A 多次” 这……很奇怪。 假设它就像 std::transform 并且 Rng 对象是在作为参数传递的函数中创建的，我不希望每次应用函数时都进行昂贵的初始化。 @F***：那么你在错误的函数中创建它。

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